Überragende Leistung durch Plug-and-Produce
Kunden fordern mehr maßgeschneiderte, günstigere und qualitativ hochwertigere Produkte. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, suchen Produktionsunternehmen nach innovativen Entwicklungen. In einer solchen Umgebung müssen die Produktionskosten ständig gesenkt werden. Verzögerungen, Lieferengpässe und Ressourcenknappheit können sich dabei nachteilig auf die Leistung auswirken. Außerdem müssen Unternehmen schnell auf Veränderungen reagieren und daher ihre Produktion flexibel gestalten können. Im Laufe mehrerer Forschungsaktivitäten wurden wichtige Technologien und Standards zur Entschärfung der Situation untersucht. Obwohl vielversprechende Ergebnisse erzielt wurden, sind diese Technologien in der Industrie nicht besonders weit verbreitet. Ausrichtung auf aktuelle Bedürfnisse Zur Überwindung bestehender Hindernisse und Konsolidierung der Forschungsergebnisse wurde im Rahmen des Projekts PERFoRM die konzeptionelle Umgestaltung der derzeitigen Produktionssysteme hin zu Plug-and-Produce-Systemen angestrebt, um flexible Produktionsumgebungen zu schaffen. Projektkoordinator Michael Gepp erklärt: „Das Projekt PERFoRM zielte darauf ab, eine neue Generation agiler und flexibler Produktionssysteme zu entwickeln, die auf einem Plug-and-Produce-Konzept für kleinere Losgrößen und kürzere Durchlauf- sowie Markteinführungszeiten basiert.“ Kernstück des Projekts war die Entwicklung einer gemeinsamen Referenzarchitektur, die flexible cyber-physische Systeme bzw. Produktionssysteme, echte Plug-and-Produce-Geräte (unabhängige Geräte mit dedizierter individueller Steuerung) Roboter und Altsysteme unterstützt. In einem solchen System stellt die Middleware-Architektur die Kommunikation zwischen Menschen, Maschinen und Robotern her. Betrachtung der Ergebnisse Die Systemarchitektur, bestehend aus Middleware, Adaptern, Werkzeugen und Diensten, wurde entwickelt, an zwei Prüfständen getestet und in vier industriellen Anwendungsfällen implementiert: der Herstellung von Elektrofahrzeugen im Bereich Elektromobilität, GKN-Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, der Herstellung von Kompressoren der Marke Siemens und der Herstellung von Mikrowellen der Marke Whirlpool. „Durch die gemeinsame Referenzsystemarchitektur und die Unterstützung der Migrationsstrategie ebnet PERFoRM europäischen Unternehmen den Weg zu Industrie 4.0 und hochflexiblen cyber-physischen Produktionssystemen“, so Gepp. Darüber hinaus wurde eine nahtlose, sichere und effektive Integration der menschlichen Komponente in flexible cyber-physische Produktionssysteme erreicht und Strategien zur Integration von agentenbasierten Technologien in die industrielle Praxis entwickelt. Überwindung der Hürden Das Projekt hatte sowohl mit Problemen der Datenverfügbarkeit als auch mit Qualitätsproblemen zu kämpfen. „Die Daten einiger der als Demonstratoren eingesetzten Werkstattmaschinen entsprachen nicht der Qualität, die wir erwartet hatten“, betont Gepp. Nach einer umfassenden Konsolidierung und Bereinigung der Daten konnten diese bei weiteren Analysen jedoch noch eine akzeptable Qualität erreichen. Abgesehen von den oben genannten Herausforderungen zeigte das Projekt auch, dass Industrieunternehmen agentenbasierte Technologien vor allem aufgrund mangelnder industrieller Erfahrungen gemieden haben. „Zum Beispiel sind Multiagentensysteme zwar flexible, robuste und fehlertolerante Planungssysteme, garantieren aber keine optimalen Produktionszeitpläne, so wie herkömmliche Ansätze“, erläutert Gepp. Um diese Hürde zu überwinden, entwickelte das Projekt einen auf Hybridagenten basierenden Ansatz zur Planungsoptimierung, der die Vorteile optimierter konventioneller Planungsansätze mit der Reaktivität agentenbasierter Elemente kombiniert. Was hat PERFoRM als nächstes vor? Neben der Anwendung und Weiterentwicklung der Projektergebnisse durch die PERFoRM-Partner in ihren Unternehmen, wird die Erweiterung und Verbreitung innerhalb der Fertigungsindustrie als nächster wichtiger Schritt für das Projekt angesehen. Ein Beispiel dafür wäre die Standardisierung hin zu einem einheitlich ausgerichteten Ansatz für flexible cyber-physische Produktionssysteme in Europa. Die Projektpartner hoffen zudem, in naher Zukunft eine Verbindung zu anderen Industriebereichen und Technologien wie der Prozessindustrie herzustellen. Dies ist für anstehende Projekte geplant, von denen sich derzeit bereits zwei in der Vorbereitungsphase befinden.
Schlüsselbegriffe
PERFoRM, Fertigung, Produktion, Plug-and-Produce, cyber-physische Systeme, cyber-physische Produktionssysteme, Roboter, Systemarchitektur, gemeinsame Referenzarchitektur
